从多光子自旋-玻色相互作用中构建任意高保真度的二项式编码

利用量子系统的连续自由度(如玻色模式)对量子比特进行编码,是现代量子纠错(QEC)技术的重要替代方案。在众多玻色QEC编码方案中,二项式编码通过将逻辑态制备为具有二项式加权系数的福克态叠加态,实现对粒子丢失和相位退相干误差的防护。尽管该编码的纠错能力及其在容错架构中的整合已得到广泛研究,但生成任意二项式码字的高效方法仍存在明显空白。该工作提出了一种创新方案:通过连续变量玻色模式(振荡器)与二能级系统(自旋/量子比特)之间的非线性多光子相互作用来生成这些码字。该方案假设实验上需具备以下能力:将振荡器制备至任意福克态、将量子比特制备至基态任意叠加态,以及实现任意高阶多光子相互作用。为提升方案的实验可行性,研究人员进一步展示了如何针对特定类别编码态,将所需多光子相互作用阶数参数降低二分之一。

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